Innovatives PTES-System in Meldorf: Deutschlands größter Erdbeckenwärmespeicher sichert nachhaltige Wärme für den Winter dank Schaumglasplatten von Glapor.
Glapor Schaumglas deckelt Deutschlands ersten Erdbeckenspeicher in Meldorf
Was passiert, wenn sich eine Kommune im Norden Deutschlands frühzeitig um eine zukunftssichere Wärmeversorgung abseits fossiler Energieträger bemüht, nimmt seit Frühjahr 2022 in Meldorf (Lkr. Dithmarschen) konkrete Formen an.
Die Rede ist von einem Erdbeckenwärmespeicher oder auch Pit Thermal Energy Storage (PTES) – der erste dieser Größe in ganz Deutschland –, der mit rund 50 Millionen Liter Wasservolumen die Wärme des Sommers für den Winter speichert. Damit diese im Becken bleibt und nicht nach oben verdampft, kommt eine mehrteilig aufgebaute Abdeckung zum Einsatz. Glapor Schaumglasplatten übernehmen darin den herausfordernden Part der ersten Dämmschicht, die trotz Wärme- und Feuchtigkeitseinwirkung für dauerhafte Isolierung sorgt.
Credit: ® T. Labda, Solmax
90 x 90 Meter, 11 Meter tief, 50 Millionen Liter Wasservolumen: Einen großen Wärmespeicher „einfach“ in die Erde graben
In Meldorf hat die Nutzung von Industrieabwärme bereits Tradition. Eine ansässige Druckerei versorgt so bereits seit mehreren Jahren das Freibad. Mit einem Fernwärmenetz, einer Heizzentrale mitsamt nötiger Technik sowie dem großen Erdbeckenwärmespeicher sollen ab dem Winter 2024/25 erstmals auch Schulen, Sporthalle, Museum und Wohnhäuser aus dem PTES heraus mit Wärme versorgt werden.
Neben der nahen Druckerei befindet sich direkt am Standort des Speicherbeckens auch eine Biogasanlage, die ebenso ihre überschüssige Wärme in den PTES leiten wird. Das Prinzip, Wärme in großen Wasserbecken zu speichern, ist weder neu, noch eine Raketenwissenschaft. Trotzdem entsteht in Meldorf der erste kommerziell genutzte Erdbeckenspeicher dieser Größe in Deutschland. Vorteil der Verlagerung in die Erde: der Speicher ist im Gegensatz zu oberirdischen Behälterspeichern nahezu unendlich skalierbar.
Also einfach ein Loch in die Erde graben und fertig? Ganz so trivial funktioniert es bei einer Größenordnung von 90 Metern Seitenlänge und 11 Metern Tiefe dann doch nicht. Am Standort in Meldorf wurde aufgrund des anstehenden Grundwassers eine temporäre Grundwasserabsenkung nötig. Auch der anliegende Boden aus Klei – steinhart bei Trockenheit, plastisch bei Feuchtigkeit – musste für dauerhafte Stabilität lagenweise mit Sand versetzt werden. Eine auf beziehungsweise in die so ausgehobene und präparierte Planie ausgelegte Kunststoffdichtungsbahn aus dem Deponiebau bildet die Abdichtung des Beckens.
Glapor Schaumglas als dauerhaltbare Abdeckung: bis 95°C bei hohem Dampfniveau
Um das im PTES befindliche Wasser vor Kälte von außen ebenso wie gegen Niederschlag, Fauna oder Verschmutzung zu schützen, kommt nach oben ein rund 40 Zentimeter messendes schwimmendes „Dach“ aus Dichtungsbahn, Vlies und Dämmung zum Einsatz.
Die in Meldorf angewandte Anordnung der Materialien ist auch für das involvierte Beratungsunternehmen Ramboll, das hier und bereits in Dänemark in vergleichbaren Projekten für die Konstruktion verantwortlich ist, eine im Detail neue Erfahrung. Den Anfang macht eine 2,5 Millimeter starke Dichtungsbahn aus Polyethylen, darauf folgt eine Schutzlage aus Vlies. Die erste und funktionell entscheidende Dämmschicht besteht aus acht Zentimeter dicken Schaumglasplatten des deutschen Herstellers Glapor. Die Herausforderung: Einerseits stehen an der Wasseroberfläche des befüllten und mit Wärme gespeisten Speichers bis zu 85 Grad Celsius an.
Andererseits kann Wasser durch die Dichtungsbahn diffundieren. Konventionelle Dämmstoffe saugen sich dann wie ein Schwamm voll, mit der Folge, dass Struktur, Dämmwirkung und Haltbarkeit leiden. Glapor Schaumglas verfügt nicht nur über zuverlässige Dämmeigenschaften und baupraktisch lebenslange Charakteristika, sondern ist zudem frei von Feuchteakkumulationen.
Der mineralische Dämmstoff aus 100 Prozent Recyclingglas behält so auch bei hohen Temperaturen und Dampfniveaus seine wärmedämmenden Eigenschaften bei und feuchtet in der Verwendung als PTES-Dämmstoff nicht auf. „Eine ideale Wahl für die Isolierung von Thermal Energy Storages – selbst mit Temperaturen von bis zu 95 Grad Celsius“, ergänzt Helge Flöge, Leitung Anwendungstechnik international & Nachhaltigkeitsstrategien beim Hersteller Glapor.
Die Verarbeitung der dimensionsstabilen und stauchungsfreien stumpfen Platten gestaltete sich sehr einfach. Das leicht oberflächenraue Schaumglas hatte gar den positiven Nebeneffekt, sich mit dem darunter liegenden Vlies zu verzahnen, sodass ein Verrutschen der lose zu legenden Platten ausblieb.
Doppelnutzung der Abdeckung denkbar
Bei Deutschlands erstem saisonalen Erdbeckenwärmespeicher in Meldorf wurde der thermische „Deckel“ aus einem Hybrid aus Schaumglasplatten und Kunststoffdämmstoffen hergestellt. Das Ingenieur- und Entwicklungsteam von Glapor um Dr. Hans Strauven und Dipl.-Ing. Helge Flöge hatte auch eine Komplettlösung aus rund 60 cm dicken Glapor-Pontons vorgeschlagen, um eine Doppelnutzung der Anlage zu ermöglichen.
„Durch das optimale Schwimmverhalten unserer Schaumglaspontons sind auch Gewächshäuser, PV-Anlagen oder andere Dinge auf dem Deckel denkbar“, erklärt Flöge dazu. Auf diese Weise könnten PTES selbst in dicht besiedelten Gegenden ohne eklatanten Flächenverbrauch gebaut werden – „in Meldorf war aufgrund der speziellen Lage jedoch keine Doppelnutzung vorgesehen, sodass erwähnte Hybridbauweise zum Einsatz kam“, so nochmals Flöge.
PTES „wärmt“ ab 2024/25: Einschnitt, Startschuss, Wegweiser
Saisonale Wärmespeicher sind ein zentrales Element der Wärmewende und überbrücken die Zeitdifferenz zwischen Wärmeerzeugung und -verbrauch. Dieser Herausforderung hat sich auch der am Projekt beteiligte Abdichtungshersteller Solmax mit geeigneten Produkten und Praxiserfahrung in Bezug auf den Bau von Erdbeckenwärmespeichern angenommen. Solmax stellt nicht nur innovative geosynthetische Produkte für diese Anwendung her, sondern realisiert seit fast einem Jahrzehnt mit der hauseigenen Installationsabteilung erfolgreich Erdbeckenwärmespeicher. Der PTES in Meldorf wird noch im Jahr 2023 fertiggestellt, vorwiegend über den Sommer 20024 mit Wärme „beladen“. Ab der Heizsaison 2024/25 startet voraussichtlich die Versorgung aus dem PTES heraus. Für die Gemeinde Meldorf darf der größte saisonale Erdbeckenwärmespeicher Deutschlands als positiver Einschnitt in die eigene Wärmeversorgung gelten, für Glapor vielleicht als der Startschuss in ein neues Anwendungsfeld innovativer Schaumglasdämmstoffe. Für die deutsche Energiewende ist es auf jeden Fall ein Projekt mit Wegweiser-Charakter.
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